【題目】如圖,在距離水平地面h=0.8 m的虛線的上方,有一個方向垂直于紙面水平向里的勻強(qiáng)磁場.正方形線框abcd的邊長l=0.2m,質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=0.08Ω.一條不可伸長的輕繩繞過輕光滑滑輪,一端連線框,另一端連一質(zhì)量M=0.2kg的物體A(A未在磁場中).開始時線框的cd邊在地面上,各段繩都處于伸直狀態(tài),從如圖所示的位置由靜止釋放物體A,一段時間后線框進(jìn)入磁場運動,已知線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時線框恰好做勻速運動.當(dāng)線框的cd邊進(jìn)入磁場時物體A恰好落地,此時將輕繩剪斷,線框繼續(xù)上升一段時間后開始下落,最后落至地面.整個過程線框沒有轉(zhuǎn)動,線框平面始終處于紙面內(nèi),g取10 m/s2.求:
(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小
(2)線框從開始運動至到達(dá)最高點,用了多長時間
(3)線框落地時的速度多大
【答案】(1)1T;(2)0.9s;(3)4m/s;
【解析】試題分析:(1)設(shè)線框到達(dá)磁場邊界時速度大小為v,由機(jī)械能守恒定律可得:
Mg(h-l)=mg(h-l)+(M+m)v2①
代入數(shù)據(jù)解得:v=2 m/s②
線框的ab邊剛進(jìn)入磁場時,感應(yīng)電流:I=③
線框恰好做勻速運動,有:Mg=mg+IBl④
代入數(shù)據(jù)解得:B=1 T.⑤
(2)設(shè)線框進(jìn)入磁場之前運動時間為t1,有:h-l=vt1⑥
代入數(shù)據(jù)解得:t1=0.6 s⑦
線框進(jìn)入磁場過程做勻速運動,所用時間:t2==0.1 s⑧
此后輕繩拉力消失,線框做豎直上拋運動,到最高點時所用時間:t3==0.2 s⑨
線框從開始運動到最高點,所用時間:t=t1+t2+t3=0.9 s.⑩
(3)線框從最高點下落至磁場邊界時速度大小不變,線框所受安培力大小也不變,即
IBl=(M-m)g=mg
因此,線框穿出磁場過程還是做勻速運動,離開磁場后做豎直下拋運動.
由機(jī)械能守恒定律可得:m=mv2+mg(h-l)
代入數(shù)據(jù)解得線框落地時的速度:vt=4 m/s.
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【題目】如圖所示,由導(dǎo)體材料制成的閉合線框,曲線部分PNQ滿足函數(shù)y=0.5sin(0.5πx),其中x、y單位為m,x滿足0≤x≤2,曲線部分電阻不計,直線部分PMQ的電阻為R=10Ω.將線框從圖示的位置開始(t=0),以v=2m/s的速度勻速通過寬度為d=2m、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)有界磁場,在線框穿越磁場的過程中,下列說法正確的是
A. 線框穿越磁場的時間為4s
B. 線框穿越磁場的過程中,PQ兩點間的最大電壓為1V
C. 線框穿越磁場的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為0.1J
D. 線框穿越磁場的過程中,感應(yīng)電流變化規(guī)律為i=0.1sin(0.5πt)
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【題目】一個稱為“千人震”的趣味物理小實驗,實驗是用一節(jié)電動勢為的新干電池、一個日光燈鎮(zhèn)流器自感線圈、開關(guān)和幾根導(dǎo)線連成如圖所示的電路幾位做實驗的同學(xué)手拉手連成一排,首、尾兩位同學(xué)分別握住導(dǎo)線的A、B端,在開關(guān)閉合或斷開時就會使連成一排的同學(xué)都有觸電感覺,則
A. 人有觸電感覺是在開關(guān)閉合的瞬間
B. 人有觸電感覺是在開關(guān)斷開的瞬間
C. 該實驗現(xiàn)象的發(fā)生是因為自感線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢
D. 若增加拉手的人數(shù),觸電的感覺會變得不明顯
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【題目】如圖所示,物體自 O點由靜止開始做勻加速直線運動,A、B、C、D為其運動軌跡上的四點,測得AB=2 m, BC=3 m,且物體通過AB、BC、CD所用的時間均為0.2 s,則下列說法正確的是( )
A.物體的加速度為20 m/s2
B.CD=4 m
C.OA之間的距離為1.125 m
D.OA之間的距離為1.5 m
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【題目】如圖甲所示,ABCD是一長方形有界勻強(qiáng)磁場邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙規(guī)律變化,取垂直紙面向外為磁場的正方向,圖中AB=AD=L,一質(zhì)量為m、所帶電荷量為q的帶正電粒子以速度v0在t=0時從A點沿AB方向垂直磁場射入,粒子重力不計。則下列說法中正確的是
A. 若粒子經(jīng)時間恰好垂直打在CD上,則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度
B. 若粒子經(jīng)時間恰好垂直打在CD上,則粒子運動中的加速度大小
C. 若要使粒子恰能沿DC方向通過C點,則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
D. 若要使粒子恰能沿DC方向通過C點,磁場變化的周期
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【題目】甲乙兩車在同一平直公路上同向運動,甲做勻加速直線運動,乙做勻速直線運動。甲乙兩車的位置x隨時間t的變化如圖所示。下列說法正確的是
A. 在t1時刻兩車速度相等
B. 從0到t1時間內(nèi),兩車走過的路程相等
C. 從t1到t2時間內(nèi),兩車走過的路程相等
D. 從t1到t2時間內(nèi)的某時刻,兩車速度相等
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【題目】如圖所示,光滑導(dǎo)軌MN、PQ在同一水平面內(nèi)平行固定放置,其間距d=1m,右端通過導(dǎo)線與阻值RL=8Ω的小燈泡L相連,金屬棒的電阻的電阻為r=2Ω,導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)有豎直向下磁感應(yīng)強(qiáng)度T的勻強(qiáng)磁場,一金屬棒在恒力F=0.8N力作用下勻速通過磁場。(不考慮導(dǎo)軌的電阻,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸)。求:
(1)金屬棒運動速度的大;
(2)小燈泡的電功率.
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【題目】單匝矩形線圈abcd邊長分別為和,在勻強(qiáng)磁場中可繞與磁場方向垂直的軸勻角速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動軸分別過ad邊和bc邊的中點,轉(zhuǎn)動的角速度為磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為圖為沿轉(zhuǎn)動軸觀察的情況,在該時刻線圈轉(zhuǎn)動到ab邊的速度方向與磁場方向夾角為,此時線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為
A. B. C. D.
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【題目】將一空心導(dǎo)體放入勻強(qiáng)電場中穩(wěn)定后,電場線分布如圖所示.A、D為電場中兩點,B、C為導(dǎo)體表面兩點.則下列說法中正確的是( )
A. 同一帶電粒子在A點受到的電場力大于在C點受到的電場力
B. 同一帶電粒子在A點的電勢能大于在B點的電勢能
C. 一帶電的粒子沿著導(dǎo)體表面從B點移動到C點,電場力不做功
D. B點的電勢低于D點的電勢
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